Новая технология "искусственного листа" сделает проще и удешевит процесс получения экологически чистого топлива - «Наука и технологии»

Сколько ни стараются многочисленные группы исследователей найти экологически чистую замену ископаемым видам топлива, они непременно сталкиваются с одними и теми же проблемами - с дороговизной методов производства и с отсутствием эффективных технологий хранения полученной энергии. Но группе исследователей из Объединенного центра по исследованиям искусственного фотосинтеза (Joint Center for Artificial Photosynthesis, JCAP) Калифорнийского технологического университета удалось разработать новую технологию, которая может решением вышеописанных проблем. Эта технология "искусственного листа" подражает процессам фотосинтеза, протекающих в листьях растений, и она позволяет получать и сохранять в химическом виде энергию лучей солнечного света.

Понятие искусственного фотосинтеза далеко не ново, первые исследования в этом направлении проводились еще в 1912 году. За последнее время ученые добились некоторых успехов в этом направлении, но пока еще стоимость подобных технологий достаточно высока для того, чтобы они стали рентабельны при практическом применении. Ученые из JCAP провели более пяти лет, исследуя свойства различных материалов и, наконец, им удалось найти комбинацию, обеспечивающую эффективный, стабильный и экономически выгодный процесс искусственного фотосинтеза.

Новая система состоит из трех основных компонентов, двух электродов - фотоанода и фотокатода из различных материалов, и разделяющей их мембраны из специального пластика. Фотоанод при помощи энергии солнечного света расщепляет молекулы воды на газообразный кислород, протоны и электроны. А на фотокатоде происходит процесс обратной комбинации протонов и электронов в результате чего получаются атомы водорода, которые объединяются в молекулы газообразного водорода. Ключевым компонентом в этом является пластиковая мембрана, которая позволяет разделить выделяющиеся водород и кислород. Если позволить этим двум газам смешаться, то любая малейшая искра может привести к взрыву. Кроме этого, наличие мембраны позволяет отводить образующиеся газы по обычным трубопроводам.

Демонстрационная установка, созданная калифорнийскими исследователями, способна преобразовывать в энергию водорода порядка 10 процентов от энергии падающих на нее солнечных лучей. Во время испытаний эта ячейка проработала непрерывно в течение 40 часов, не снизив, при этом, своей эффективности и количества выделяемого водорода.

"Новая технология искусственного фотосинтеза имеет все показатели безопасности, эффективности и производительности, минимум в 10 раз превышающие аналогичные показатели других подобных технологий" - рассказывает Гарри Атуотер (Harry Atwater), - "Мы надеемся, что наша работа не пропадет даром и на ее основе будут созданы недорогие интегрированные установки будущего, которые позволят получать водородное топливо безопасно и эффективно. Конечно, нам предстоит проделать еще немало работы, увеличивая эффективность преобразования света в водород. И когда мы этого добьемся, люди получат рентабельные системы, способные удовлетворить их энергетические потребности только за счет энергии солнечного света".